沸騰流中の障害物による液膜のドライアウトとバーンアウト発生機構の熱流動工学的研究

沸腾流障碍液膜干烧发生机理的热工水力工程研究

• 批准号: 02J09203
• 负责人: 森 昌司
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02J09203/
• 关键词: 混相流; ドライアウト; バーンアウト; 流動障害物; 混相流; ドライアウト; バーンアウト; 流動障害物

沸騰水型原子炉の熱工学的な設計上の制約は燃料棒支持用スペーサ近傍での熱除去に因ることが,実規模実験より確認されている.しかしスペーサ近傍の冷却材(水)の挙動と加熱管がバーンアウトへ至る機構は明確ではない.さらに前年度の研究成果を踏まえ,本年度はスペーサ近傍における液膜の消失およびバーンアウトへ至る機構を実験的により詳細に明らかにするとともにスペーサが下流に与える影響を解明することを目的とした.本年度,得られた主な知見は以下の通りである.1.スペーサ設置部を通過するじょう乱波により変動するスペーサ部の差圧を測定し,その差圧変動からじょう乱波通過間隔を詳細に測定し統計的に処理することでドライアウトおよびバーンアウト発生確率について興味深い結果を得た.つまりスペーサ上流側は,一旦ドライアウトすると液膜が再付着しにくいため,バーンアウトが発生しやすく,その反対にスペーサ内部ではドライアウトしてもじょう乱波の通過により液膜が付着しやすいため,バーンアウトの発生確率は低い.また,時々刻々のドライアウト発生を説明するには,二相流固有の非定常性を考慮する必要があること,およびバーンアウト発生において,スペーサがその下流に与える影響が非常に大きいことなどが明らかになった.2.実機ではスペーサが軸方向に複数個設置されているので,スペーサを2個設置した場合のバーンアウト発生の解明を目的として,特に上流側スペーサの下流に着目し,スペーサがその下流の熱流動現象に与える影響を明らかにした.つまり,スペーサはじょう乱波流れの液膜厚さを平均化し,その下流の基底液膜厚さを厚くする効果があり,それによって,スペーサ下流で液膜のドライアウトが起きにくくなるため,バーンアウト熱流束か増大する.さらにスペーサ近傍で発生するバーンアウトに対して二相流の非定常性を十分考慮した信頼性のあるバーンアウト発生モデルを提案した.この流動モデルを用いればより正確な限界出力の予測が可能になると考えられる.以上,一連の本研究で得られた結果は,従来より,長い間考えられてきたスペーサ直上流で発生するバーンアウト発生のシナリオを覆すものであり,限界熱流束の予測に関するサブチャンネル解析の機構論的モデルの開発に寄与する重要な結果を与えることができる.

实际规模的实验已经证实，沸水反应堆的热工程限制是由于垫片附近的供热造成的，以支撑燃油棒。但是，隔离剂附近冷却液（水）的行为以及加热管导致倦怠的机制尚不清楚。此外，根据上一年的研究结果，其目的是实验阐明导致更详细的倦怠和倦怠的机制，并阐明下游垫片的效果。今年获得的主要发现如下：1。通过间隔安装部分的波浪的干扰。通过测量由于差异的变化而导致的间隔段的差压力，我们通过测量差异和统计学上的波动之间的间隔，从而获得了干燥和倦怠发生的概率，从而获得了有趣的结果。换句话说，一旦液体膜变干，就会更有可能发生倦怠，另一方面，即使垫片干燥，由于粗糙的爆发，液体膜更可能粘附，因此发生倦怠的可能性很低。此外，为了解释有时会出现干旱的发生，需要两相流的固有非平稳性。据揭示，垫片对倦怠下游的影响很大。2。在实际的机器中，将多个垫片安装在轴向方向上，因此，为了阐明安装两个垫片时的倦怠发生，我们专注于上游间隔者的下游侧，并揭示了垫片对下游热流的影响。换句话说，垫片的作用是平均湍流波流的液体薄膜的厚度，并使基础液体膜下游的厚度变厚，这使得液体膜很难在垫片下游干燥。为了实现这一目标，倦怠的热通量增加。此外，我们提出了一个可靠的倦怠生成模型，该模型考虑了在间隔物附近发生的倦怠的两相流量的不定期性。人们认为，使用此流量模型将允许更准确地预测边际输出。在这一系列研究中获得的结果推翻了直接在垫片上游发生的倦怠发生的情况，该场景已被考虑长期考虑，并且可以提供重要的结果，从而有助于开发用于预测关键热量磁通量的亚渠道分析的机械模型。